本网讯 近日，我校材料科学与工程学院谢彩红和孙富华博士团队在拓扑磁结构成像与调控方面取得重要进展，相关成果已发表于材料类顶级期刊Rare Metals和Advanced Functional Materials上。
成果一：实现对单个斯格明子的可寻址、高精度调控，特别是在室温条件下的稳定操控，是该领域面临的最核心问题。本研究基于Co/Pt多层人工反铁磁耦合纳米盘阵列结构，通过自研高灵敏磁力显微镜系统，在室温条件下引入周期性局域振荡磁场，实现了对单个斯格明子尺寸的连续、可分辨调控。实验结果表明，在保持外加静态磁场不变的情况下，仅通过局域周期性磁场扫描操作，即可实现斯格明子尺寸从数百纳米连续缩小至数十纳米，尺寸缩小接近一个数量级。同时，斯格明子的写入、删除以及局部形貌精细调控均可实现，展示出优异的可控性和可重复性。该研究为为拓扑自旋结构的工程化应用和低功耗自旋电子学发展提供了新的实验基础。该研究成果以“Giant Tunability of Individual Magnetic Skyrmion Size Via an Oscillating Local Magnetic Field”为题，发表在Rare Metals（中科院一区，TOP期刊，IF=11）上，并且，该工作被选为期刊封面。谢彩红博士为论文第一作者，南京师范大学马付胜教授、中国科学院强磁场科学中心冯启元副教授、中国科学技术大学陆轻铀教授为论文共同通讯作者。湖北师范大学光电转换材料与器件湖北省重点实验室、材料科学与工程学院为第一通讯单位。
成果二：范德华（vdW）材料由于其独特的晶体结构为探索涌现物理现象及实现下一代电子与自旋电子应用提供了多功能平台。然而，范德华晶体与磁性等本征特性之间的直接关联尚未得到充分研究。针对上述问题，谢彩红与孙富华博士团队在范德华晶体Cr2Ge2Te6中实现了多种与晶体结构相关的拓扑自旋纹理的可控诱导。磁力显微镜成像结果表明，这些磁结构呈现出丰富的形貌多样性，不仅包括传统的圆形结构，还包括从三角形到八边形等高度规则的多边形结构，并以周期性图案排列。该研究首次明确揭示了拓扑结构准粒子特性的完整演化过程，包括产生、结构畸变和碰撞。进一步模拟分析表明，这些结构的形成源于单轴磁晶各向异性与偶极相互作用之间的协同作用，并受到晶格的进一步调控。该研究揭示了范德华磁体中先前未被认识的结构-性能关系，为设计与调控新型拓扑自旋纹理开辟了新途径。该研究成果以“Lattice-Driven Topological Spin Textures in Cr2Ge2Te6 Single Crystals”为题，发表在Advanced Functional Materials（中科院一区，TOP期刊，Nature Index期刊，IF=19）上。谢彩红博士为论文共同第一作者，中国科学院强磁场科学中心冯启元副教授、中国科学技术大学陆轻铀教授为论文共同通讯作者。湖北师范大学材料科学与工程学院为署名单位。
作者简介：
谢彩红，女，讲师，博士。2024年12月获得中国科学技术大学博士学位，主要从事极端条件下扫描探针显微镜的设计与研制，磁性材料的拓扑磁结构成像及调控研究等，并担任国际科学仪器期刊Review of Scientific Instruments审稿人。在Rare Met.、Adv. Sci.、Adv. Funct. Mater.等国际学术期刊上发表SCI论文7篇，申请专利6项，其中授权专利1项。
孙富华，副教授，硕士生导师，湖北省“楚天学者”，中国硅酸盐学会微纳技术分会青年理事，黄石市知识产权专家库专家。2019年博士毕业于清华大学，主要从事热电材料的可控制备与电、热、磁学性质以及电热磁耦合机理研究。主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金、省自然科学基金等项目7项，参与国家重点研发计划、973项目、国家自然科学基金重点项目等5项，在Nat. Commun.、Rep. Prog. Phys.、Adv. Funct. Mater.等期刊上发表SCI论文40余篇，申请专利15项。获湖北省科学技术进步二等奖1项，中国光学工程学会铜奖1项，中国工程科技论坛优秀青年论文奖1项，无机非金属材料高层论坛科研创意奖1项。
论文链接：
（1）https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/rar2.70080
（2）https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.74354